JP2016221525A - 自動予熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】箱形断面柱をなす肉厚の鋼板の溶接の際の予熱を自動的に行う。
【解決手段】 鋼板と鋼板の角継手部分を被溶接部として有する箱形断面柱ｆの当該被溶接部を予備加熱する自動予熱装置１であって、鋼板に沿って移動可能な予熱用台車２と、予熱用台車２に備えられ鋼板を表面側から加熱する加熱部５と、ワイヤｗ５を含む溶接手段を備え鋼板に沿って移動可能な溶接用台車ｗ１に対し、溶接用台車ｗ１よりも先に移動する態様で予熱用台車２を連結する連結部６と、を備え、加熱部５は、溶接用台車ｗ１の移動に伴い予熱用台車２が溶接用台車ｗ１よりも先に移動することで、溶接手段が鋼板の被溶接部を溶接する前に鋼板を表面側から加熱し、連結部６は、加熱によって、鋼板の表面及び裏面の温度が所定の予熱温度となるタイミングで溶接手段が被溶接部を通過するように予熱用台車２と溶接用台車ｗ１を連結する。
【選択図】図３

Description

本発明は、角部に被溶接部を有する構造物の前記被溶接部の予備加熱を行う自動予熱装置に関し、特に、箱形断面柱をなす肉厚の鋼板の角継手部分の溶接に際し、当該角継手部分の予備加熱を自動的に行う自動予熱装置に関する。

ビル等の建造物の梁材や柱材には、様々な鉄骨構造物が用いられている。
例えば、超高層ビルの柱材として、肉厚の鋼板を組み合わせた箱型断面柱が用いられている。
この種の構造物は、一般に、長尺の鋼板を所定形状に組み合わせ、継手部分を、アーク溶接等により溶接することで製作される。
ところが、鋼板の溶接においては、溶接箇所が局所的にかつ急速に高温加熱されることから、当該溶接箇所が溶接後に急冷し、これにより金属組織が硬化して低温割れと呼ばれる溶接不良を生じることがある。
そこで、このような低温割れに対し、溶接を行う前に、予め溶接箇所の周辺をガスバーナーや電気ヒータ等によって規定の温度まで加熱する予熱処理が知られている。
予熱処理によれば、溶接箇所の周辺を広く加熱することで、溶接箇所の冷却を遅らせることができるため、低温割れを効果的に防ぐことができる。
このような予熱処理に関し、特許文献１〜２には、所定の走行手段により走行しながら溶接を行う自動溶接機と連動する予熱装置であって、自動溶接機よりも先行走行しながら予熱処理を行う自動予熱装置が記載されている。

特開平９−１９７７０号公報 特開昭６３−３６９８０号公報

しかしながら、上述の特許文献に係る自動予熱装置は、以下の点で問題があった。
まず、特許文献１の自動予熱装置（自動溶接用予熱装置）は、自動溶接機と同速度でかつ同自動溶接機に先行しながら被溶接部材を予熱する構成としている（段落［０００９］等参照）。
ところが、「自動溶接機と同速度でかつ同自動溶接機に先行する」構成によれば、長尺の被溶接部材に対し連続的に予熱を行うことはできても、この構成だけでは、時間の経過とともに移動する被溶接部材の溶接箇所に対し、常に適切な予熱温度で溶接することはできない。

この点、特許文献２の自動予熱装置は、被溶接部材に沿って移動しながら予熱を行いつつ、予熱が行われた被溶接部材の温度を検出し、この検出した温度と規定温度との比較に基づいてヒータへの供給電力を制御して温度調整を行うようにしている。
しかしながら、この自動予熱装置は、被溶接部材の表面温度について予熱の温度調整を行うものであり、被溶接部材の裏面温度については、考慮されていない。
このため、肉厚の鋼板の溶接を行う際に、溶接箇所が十分に規定温度に到達していないまま、不適切に溶接が行われることが考えられる。特に、板厚が６０ｍｍを超える鋼板については、一般に、開先に対して複数回溶接を重ねて行うこと（多パス溶接）が求められるが、初回パス時の溶接においては、予熱が不十分である裏面に近い領域が溶接対象となるため、低温割れを生じ易い。

そこで、裏面の温度を検出しながら予熱の温度調整にフィードバックする方法も考えられる。
ところが、箱形断面柱については、鋼板をボックス状に仮組立した状態で、しかも、内部空間を節状に鋼板（ダイヤフラム）により仕切った状態で行われることから、加熱手段だけでなく、温度センサ等を箱形断面柱の内部空間において移動させながら、鋼板の裏面の温度を連続的に検出することは物理的に困難である。

本発明は、以上のような事情に鑑みなされたものであり、角部に被溶接部を有する構造物の前記被溶接部の予備加熱に際し、肉厚の鋼板を表面側から加熱した場合の温度特性のうち、表面温度が低下しつつ裏面温度が上昇する特性を利用し、被溶接部の溶接時に当該被溶接部の表面及び裏面の温度が常に所定温度となるように溶接装置との連結を行う自動予熱装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の自動予熱装置は、角部に被溶接部を有する構造物の被溶接部を予備加熱する自動予熱装置であって、被溶接部の長手方向に沿って移動可能な予熱用台車と、予熱用台車に備えられ、被溶接部を表面側から加熱する加熱部と、所定の溶接手段を備え被溶接部の長手方向に沿って移動可能な溶接用台車に対し、当該溶接用台車よりも先に移動する態様で予熱用台車を連結する連結部と、を備え、加熱部は、連結部により連結された溶接用台車の移動に伴い予熱用台車が溶接用台車よりも先に移動することで、溶接手段が被溶接部を溶接する前に当該被溶接部を表面側から加熱し、連結部は、加熱部による加熱によって、被溶接部の表面及び裏面の温度が所定の温度になるタイミングで溶接手段が被溶接部を通過するように予熱用台車と溶接用台車を連結するようにしてある。

本発明の自動予熱装置によれば、角部に被溶接部を有する構造物の予備加熱に際し、溶接時に当該被溶接部の表面及び裏面の温度が常に所定温度となるようにすることができる。

本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置の外観図(正面図)である。 本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置の背面図である。 本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置の側面図である。 本発明の第一実施形態に係る側面加熱コイルの支持構成を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置の構成を示すブロック図である。 上面加熱コイルと側面加熱コイルの位置決めを説明するための図である。 本発明の第一実施形態に係る連結部の構成を示す図である。 所定の条件下における鋼板の温度特性を示す特性図である。 図８において加熱コイルが移動する様子を模式的に示した図である。 本発明の第二実施形態に係る連結部の構成を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る自動予熱装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第二実施形態に係る連結部の長さ調節において参照される板厚対応テーブルを示す図である。

以下、本発明の自動予熱装置の実施形態について図面を参照して説明する。

（第一実施形態）
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置（実線部）１は、自動溶接装置（破線部）ＷとともにレールＲ上に配置され、当該自動溶接装置Ｗとは、連結部６によって連結されている。
自動溶接装置Ｗは、レールＲ上を走行しながら、レールＲに沿って配置された構造物の被溶接部に対する溶接を自動的に行い、自動予熱装置１は、このレールＲ上を、自動溶接装置Ｗよりも先に走行しながら、被溶接部の周辺を加熱することで、溶接の前処理である予備加熱を自動的に行う。
以下、自動溶接装置Ｗを説明したうえで、本発明の自動予熱装置１について詳細に説明する。
本実施形態では、超高層ビル等に用いられる箱形断面柱（構造物）ｆの製作を例に挙げ、箱形断面柱ｆをなす肉厚の鋼板の角継手部分（角部）を被溶接部として説明する。

（自動溶接装置）
自動溶接装置Ｗは、図１に示すように、レールＲ上を自走可能な溶接用台車ｗ１と、この溶接用台車ｗ１上に支持されたフラックスホッパｗ２，トーチｗ３，ワイヤ供給装置ｗ４などの溶接手段とを備え、溶接用台車ｗ１を定速走行させながら、これらの溶接手段が、レールＲに沿って配置された箱形断面柱ｆの鋼板の継手部分に対し、全長に亘って連続的に溶接を行う。
具体的には、鋼板の角継手部分に施した図示しない開先に沿ってフラックスホッパｗ２によりフラックスを上方から散布しつつ、ワイヤ供給装置ｗ４によりフラックスで覆われた開先にワイヤｗ５を送り込みながら、トーチｗ３により電極化されたワイヤｗ５と鋼板の間に発生させたアークによりこれらを溶融接合するサブマージアーク溶接を行う。

本実施形態では、レールＲを、箱形断面柱ｆの長手方向に沿って、箱形断面柱ｆの両側に敷設するようにしている。
このようにすると、被溶接部の上部をなす上部鋼板（上部被溶接部）ｆ１の両側の角継手部分を同時に溶接することができる。
このため、上部鋼板ｆ１の角継手部分を片側ずつ溶接したときに、溶接側の鋼板のみが熱膨張して変形する不具合を防ぐことができ、また、溶接を効率よく行うことができる。

（自動予熱装置）
図１〜図３に示すように、本実施形態の自動予熱装置１は、角部に被溶接部を有する箱形断面柱ｆに対し、この箱形断面柱ｆの長手方向に沿って敷設されたレールＲ上を走行可能な予熱用台車２と、予熱用台車２に備えられ、鋼板の被溶接部を表面側から加熱する加熱部５と、溶接用台車ｗ１と予熱用台車２とを連結する連結部６と、を設けている。
以下、自動予熱装置１の各構成、動作、及び連結部６における長さ調節について、順に説明する。

［自動予熱装置１の各構成］
予熱用台車２は、レールＲ上において、溶接用台車ｗ１の進行方向に配置され、当該溶接用台車ｗ１と連結部６を介して連結されている。
予熱用台車２は、非自走式の走行手段であり、連結された溶接用台車ｗ１の自走走行に伴って、溶接用台車ｗ１より先行して走行する。
また、予熱用台車２は、加熱部５を支持している。
以下、予熱用台車２における加熱部５の支持構成について説明する。

図２及び図３に示すように、予熱用台車２には、箱形断面柱ｆの幅方向（以下、横方向という。）に移動可能な架台２１と、この架台２１上に立設された所定の高さ（約３ｍの高さ）の支柱２２と、を設けている。
架台２１の後側には、電動シリンダ２３が配置され、ロッド２３１の端部が架台２１と接続されている。
これにより、電動シリンダ２３を駆動させロッド２３１を伸縮させることによって、架台２１上に立設された支柱２２を、箱形断面柱ｆに向かって進退させることができる。

支柱２２の前側（箱形断面柱ｆと対向する側）には、上下方向に移動可能な台座３２と、この台座３２から延設されるフレーム支持部材３１と、このフレーム支持部材３１によって支持されるフレーム３３と、を設けている。
また、支柱２２の頂部（台座３２の上部）には、電動シリンダ３０が配置され、ロッド３０１の端部がフレーム支持部材３１と接続されている。
これにより、電動シリンダ３０を駆動させ、ロッド３０１を伸縮させることによって、フレーム３３を上下方向に移動させることができる。

フレーム３３の前側には、上下方向に沿ってレール部材３６が敷設された台座ベース３５と、このレール部材３６上を上下方向に滑動可能な台座４０と、この台座４０から前側に向かって並行に延設する２本の加熱コイル支持部材４１と、を設けている。レール部材３６の下端には停止部材（図示せず）が設けられ、台座４０が、これ以上、下方向に移動できないようにしている。
各加熱コイル支持部材４１の前側の端部には、中空の筒状部材４２が設けられ、これに筒状部材４２より長いポール部材４３が挿通されている。
ポール部材４３は、上部に鍔状のストッパー４４が設けられ、これを筒状部材４２に挿通した状態で、下部に上面加熱コイル５１（上面加熱部）が取り付けられている。
このため、上面加熱コイル５１の真下に箱形断面柱ｆを配置し、加熱コイル支持部材４１を所定の高さにセットすることによって、上部鋼板ｆ１の表面を、上面加熱コイル５１が、その重さにより押圧しつつ、上下動可能な状態にすることができる。

図３及び図４に示すように、加熱コイル支持部材４１の下部には、長方形板状のブラケット４５が、当該加熱コイル支持部材４１と一体となるように設けている。
対向する二つのブラケット４５間には、三本のシャフト部材（前側から順に、最前側シャフト４５９、前側シャフト４５１、後側シャフト４５２）が設けられている。
前側シャフト４５１の両端には、前側バー４５３が取り付けられ、後側シャフト４５２の両端には、後側バー４５４が取り付けられ、その前側バー４５３及び後側バー４５４の下端には受け台５３が取り付けられている。
受け台５３は、加熱面５２１が前方向を向く態様で側面加熱コイル５２（側面加熱部）を支持している。
これにより、側面加熱コイル５２は、前側シャフト４５１及び後側シャフト４５２の軸を基点とした振り子状の回動動作が可能となる。

図４（ｉ），（ii）に示すように、ブラケット４５の下部には三角翼状のクランク板（クランク部材）４５５が回動可能に設けられている。
具体的には、図４（ｉ），（ii）に示すクランク板４５５が、一の頂点部（図４において右上側の頂点部）が前側シャフト４５１に軸支されることで、この前側シャフト４５１の軸を基点として回動できるようにしている。
また、クランク板４５５の上辺の中間部分（図４において右上側の頂点部から左上側の頂点部に至る縁辺の略中間の地点）には、フレーム３３の頂部（台座４０の上部）に設けた電動シリンダ３４のロッド３４１（伸縮部材）の端部３４２が接続されている。
また、クランク板４５５の右下側の頂点部は、他のシャフト部材（以下、ストッパーシャフト４５６という。）により貫通され、このストッパーシャフト４５６の両端は、前側シャフト４５１の両端に取り付けられた短めのバー部材（以下、ストッパーバー４５７という。）によって支持されている。
つまり、ストッパーシャフト４５６は、前側バー４５３の前側に位置する状態で、ストッパーバー４５７により支持されている。

このような構成において、台座４０がレール部材３６上を上下方向に滑動可能な状態では、ブラケット４５及び加熱コイル支持部材４１は、クランク板４５５の後部４５８により下方から支持される後側シャフト４５２と前側シャフト４５１によって、下方から支持される。このため、この状態において、加熱コイル支持部材４１及びブラケット４５に支持されている上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２は、ロッド３４１の伸縮によって上方向又は下方向に移動させることができる。
ロッド３４１の伸長により台座４０がレール部材３６の下端に到達すると、台座４０は前記停止部材によって下方向への移動が停止される。
上面加熱コイル５１は、この状態において、上部鋼板ｆ１を自重により押圧しつつ、上下方向に遊動可能な状態になるように、レール部材３６の下端と加熱コイル支持部材４１との上下方向の位置関係を調整している（図６（iv）参照）。
そして、この状態からロッド３４１をさらに伸長させてロッド３４１の端部３４２を下方向に移動させると、図４（ｉ）に示すように、クランク板４５５が矢印ａの方向に回動し、ストッパーシャフト４５６が前側に移動する。

ストッパーシャフト４５６の移動に伴い、前側バー４５３及び後側バー４５４は、前側シャフト４５１及び後側シャフト４５２の軸を基点として回動する。
これにより、前側バー４５３及び後側バー４５４によって振り子状に支持されている側面加熱コイル５２が前側に移動する（図４（ｉ）→（ii））。

ロッド３４１は、リミットスイッチ４６１により一定の制限長に到達するまで伸長を続け、これによってクランク板４５５がさらに回動し、ストッパーシャフト４５６がさらに前側に移動する。

これにより、ストッパーシャフト４５６は前側シャフト４５１から離間し、前側バー４５３及び後側バー４５４は、鉛直方向に吊り下げられた状態となる（図４（ii）参照）。
このため、前側シャフト４５１のほぼ真下に配置された箱形断面柱ｆの側部鋼板ｆ２（被溶接部の側部をなす側部被溶接部）に対し、側面加熱コイル５２の重さの水平成分によって押圧することができ、簡易な機構によって、側部鋼板ｆ２の表面を移動しながら連続的に加熱するようにすることができる。
また、ロッド３４１を低速に降下させることによって、側面加熱コイル５２を側部鋼板ｆ２に対し緩やかに当接させることができる（図６（iv）→（v）参照）。
このため、側面加熱コイル５２の位置決めに際し、衝撃を受けにくくすることができ、衝撃による故障をなくすことができる。

他方、図４（ii）に示す状態において、ロッド３４１の端部３４２が上方向に移動すると、クランク板４５５が矢印ｂの方向に回動し、ストッパーシャフト４５６が前側バー４５３を前側から押圧する。
これにより、前側バー４５３及び後側バー４５４が、前側シャフト４５１及び後側シャフト４５２の軸を基点として回動する。
この結果、前側バー４５３及び後側バー４５４に支持されている側面加熱コイル５２が後側に移動する。
クランク板４５５は、当該クランク板４５５の後部４５８が後側シャフト４５２に当接するまで回動し、ロッド３４１の端部３４２がそれ以上上昇すると、後側シャフト４５２及び前側シャフト４５１が引き上げられる。
これにより、加熱コイル支持部材４１及びブラケット４５が上方向に引き上げられ、上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２が上方向に移動する。

図４に示すように、ブラケット４５には、前側シャフト４５１の前側に、最前側シャフト４５９を設け、この最前側シャフト４５９と後側バー４５４の下部に引張バネなどの弾性部材４６０を張設することもできる。
この弾性部材４６０は、側面加熱コイル５２の長手方向に沿って２本設けられた前側バー４５３に対応して、二つ設けられる。
このようにすると、弾性部材４６０を設けない場合には、ロッド３４１が制限長まで伸長された場合に、前側バー４５３及び後側バー４５４は、鉛直に吊り下がった状態となるが（図４（ii）参照）、弾性部材４６０を設けることによって、その付勢力によって、前側バー４５３及び後側バー４５４を、より回動させることができる。
具体的には、前側バー４５３及び後側バー４５４の端部を、鉛直方向よりさらに前側に移動させることができる。

これにより、前側シャフト４５１のほぼ真下に配置した箱形断面柱ｆの側部鋼板ｆ２に対し、側面加熱コイル５２の自重に加え、側面加熱コイル５２の長手方向に沿って設けられた二つの弾性部材４６０による独立した付勢力を与えることができる。
このため、箱形断面柱ｆの配置が斜めに傾いた状態であっても、側面加熱コイル５２を配置し直すことなく側部鋼板ｆ２の傾きに沿って密着させながら適切に予熱処理を行うことができる。
また、テーパ状など特殊な形状の箱形断面柱ｆを予熱する場合であっても、側面加熱コイル５２の加熱面５２１を側部鋼板ｆ２に密着させながら適切に予熱することができる。

また、前側バー４５３の端部を鉛直方向より前側に移動可能にすることができるため、箱形断面柱ｆの配置において横方向の位置ズレがあった場合でも、側面加熱コイル５２の加熱面５２１を側部鋼板ｆ２に当接させることができる。
このため、側面加熱コイル５２の位置がずれたとしても、側面加熱コイル５２を配置し直すことなく予熱処理を行うことができ、また、正確な操作でなくとも側面加熱コイル５２の位置決めをすることができる。

加熱部５は、高周波誘導加熱方式に基づく加熱手段であり、上部鋼板ｆ１を表面側から加熱する上面加熱コイル５１と側部鋼板ｆ２を表面側から加熱する側面加熱コイル５２を備える。加熱部５を、鋼板の表面側から加熱する構成にしたのは、本実施形態における溶接対象が箱形断面柱ｆであり、予め箱形に組み立てた構造物の内部に加熱手段を配置し、長手方向に移動させることが物理的に困難だからである。
上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２は、上述したように、加熱コイル支持部材４１等の部材によって予熱用台車２上に支持される。
本実施形態の加熱部５は、コイル部材やコイル部材に対する電力供給や冷却に必要な部品を内蔵するために直方体状となっており、コイル部材が配置される面を加熱面として備える。
加熱部５によれば、加熱面を鋼板に当接した状態で、高周波電源によりコイル部材に電力を供給することで、鋼板の表面に渦電流を発生させ、これにより生ずるジュール熱を利用して鋼板を表面側から急速に高温加熱することができる。

連結部６は、図１及び図２に示すように、溶接用台車ｗ１と予熱用台車２とを連結する連結手段である。
連結部６は、予熱用台車２を溶接用台車ｗ１の進行方向に配置した状態で連結することで、予熱用台車２を溶接用台車ｗ１より先に走行させるようにしている。
これにより、後行する自動溶接装置Ｗが溶接を行う前に、先行する予熱用台車２が溶接箇所を通過し、この通過の際、当該予熱用台車２上に支持された加熱部５が溶接箇所を自動的に予熱するようにしている。
また、連結部６は、長さの変更が可能な棒状の部材であり、溶接されるタイミング、すなわち、溶接用台車ｗ１が溶接箇所を通過するときの当該溶接箇所の温度が所定の予熱温度の範囲に含まれるように、連結部６の長さによって溶接用台車ｗ１と予熱用台車２との間隔を調節できるようにしている。
この「連結部６における長さ調節」については後述する。

また、自動予熱装置１は、上部鋼板ｆ１の高さを検出する赤外線センサなどのセンサ７を設けている。
センサ７は、加熱部５よりも進行方向に設け、例えば、図１に示すように、フレーム支持部材３１の上部に照射面を下側に向けて設置する。
このようにすると、上部鋼板ｆ１の表面からの反射光の測定値から上部鋼板ｆ１の表面とセンサ７との間の距離を上部鋼板ｆ１の高さとして求めることができ、この情報を、加熱部５の移動に応じ、その移動の前に検出することができる。
センサ７によって検出された上部鋼板ｆ１の高さは、後記「側面加熱コイルの高さ調整」において利用される。

［自動予熱装置１の動作］
次に、自動予熱装置１の動作について説明する。
図５は、自動予熱装置１の構成を示すブロック図である。
自動予熱装置１は、図５に示すように、操作部１２と、入力部１３と、出力部１４とを備え、これらが図示しない信号ケーブル等を介して制御部１５と通信可能に接続されている。

記憶部１１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶媒体で構成され、自動予熱装置１の各種機能を実現するためのプログラム等を記憶する。
操作部１２は、例えば、「前」、「後」、「上」、「下」、「着」、「脱」、「倣」などの押下式ボタンを備えた操作手段であり、それぞれのボタン操作に対応する識別信号を制御部１５に送る。
入力部１３は、各種情報や信号の入力インタフェースであり、例えば、センサ７によって検出された上部鋼板ｆ１の高さ情報を入力する。
出力部１４は、各種情報や信号の出力インタフェースであり、例えば、電動シリンダにロッドの伸縮に関する命令信号を出力したり、設定温度に関する情報を加熱部５に出力する。

制御部１５は、主に制御盤１５０に収容された図示しないＣＰＵなどで構成されており、記憶部１１に記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより、種々の動作制御を行う。
例えば、移動手段として動作することで、自動予熱装置１を使用するに際し、所定の操作により加熱部５を支持する支持部材を移動する制御を行う。
これにより、箱形断面柱ｆの配置、大きさ及び形状に合うように加熱部５の位置決めを行う。
以下、加熱部５の位置決めに関する制御について図６を参照しながら説明する。

（横方向の移動動作）
まず、加熱部５の横方向の位置決めを行う。
制御部１５は、「前」ボタンの操作に応じ、操作部１２から「前」ボタンの識別信号を受信すると、電動シリンダ２３に対する命令信号であってロッド２３１の伸長を求める信号を出力部１４に出力させる。
電動シリンダ２３は、出力部１４から命令信号を受信すると、ロッド２３１を伸長する動作を行う。
ロッド２３１の伸長に伴いロッド２３１の端部に接続された架台２１上に立設された支柱２２が前方向に移動し、支柱２２の移動に基づくフレーム支持部材３１の前方向への移動に伴って、フレーム支持部材３１に支持された上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２が前方向に移動する。
例えば、上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２は、当初、図６（ｉ）に示す位置に配置されているものとする。
この場合に、上述した操作を行うことで、上面加熱コイル５１の加熱面５１１が上部鋼板ｆ１の角部に対応する位置になるように移動させる（図６（ii）参照）。これにより、加熱部５の横方向の位置が決定する。

（下方向への移動）
次に、加熱部５を下方向へ移動する。
制御部１５は、「下」ボタンの操作に応じ、操作部１２から「下」ボタンの識別信号を受信すると、電動シリンダ３０に対する命令信号であって、ロッド３０１の伸長を求める信号を出力部１４に出力させる。
電動シリンダ３０は、出力部１４から命令信号を受信すると、ロッド３０１を伸長する動作を行う。
ロッド３０１の伸長に伴い当該ロッド３０１の端部に接続されたフレーム支持部材３１が下方向に移動し、この移動に伴って、上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２が下方向に移動する。
上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２が下方向に移動中に、センサ７が検出した高さが基準の高さに到達すると、移動を停止する制御を行う（図６（iii）参照）。

「基準の高さ」とは、次の図６（iv）の工程におけるロッド３４１の伸長によって、側面加熱コイル５２が、側部鋼板ｆ２の上部の角継手部分と一致する高さであって、上面加熱コイル５１が、自重により上部鋼板ｆ１を押圧しつつ、上下動可能に支持される高さである（図６（iv）参照）。
このように、まず、ロッド３０１により加熱部５を基準の高さに合わせ、次の段階でロッド３４１により加熱部５の最終的な高さを決定することによって、ロッド３０１の高速な伸長動作により加熱部５を高速に移動させ、次の段階で、ロッド３４１の低速移動により加熱部５を緩やかに鋼板に当接させることができる（後記「着地動作」参照）。

（着地動作）
上面加熱コイル５１と側面加熱コイル５２の着地動作を行う。
まず、上面加熱コイル５１の上部鋼板ｆ１に対する着地動作を行う。
制御部１５は、「着」ボタンの操作に応じ、操作部１２から「着」ボタンの識別信号を受信すると、出力部１４に、電動シリンダ３４に対する命令信号であって、ロッド３４１の伸長を求める信号を出力させる。
電動シリンダ３４は、出力部１４から命令信号を受信すると、ロッド３４１を伸長する動作を行う。

ロッド３４１の伸長に伴い台座４０が下方向に移動し、この移動に伴って加熱コイル支持部材４１も下方向に移動する。
この移動により、まず、上面加熱コイル５１の加熱面５１１が上部鋼板ｆ１の表面を当接し、その後、台座４０がレール部材３６の下端に到達すると、台座４０及び加熱コイル支持部材４１の下方向への移動が停止され、この状態において、上面加熱コイル５１が、自重により上部鋼板ｆ１を押圧しつつ上下動可能な高さに支持される。
これにより、上面加熱コイル５１の着地動作は完了するとともに、側面加熱コイル５２が、加熱面５２１の上縁と上部鋼板ｆ１の表面とが一致する高さで支持される（図６（iv）参照）。

さらに、ロッド３４１が伸長すると、側面加熱コイル５２が前側に移動する（図６（v）参照）。
具体的には、前述したように、ロッド３４１に接続されたクランク板４５５が、ロッド３４１の伸長によって回動し、この回動に応じて、クランク板４５５に支持されるストッパーシャフト４５６が前方に移動することから、前側バー４５３及び後側バー４５４が前方に回動することで、これらのバー部材４５３，４５４に支持される側面加熱コイル５２が振り子の動作を行って前方向に移動する（図４参照）。
これにより、側面加熱コイル５２の側部鋼板ｆ２に対する着地動作は完了する。

（側面加熱コイルの高さ調整）
上述の制御に加え、予熱用台車２が進行している間、上部鋼板ｆ１の高さに合わせて、側面加熱コイル５２の高さを自動的に調整する制御が可能である。
具体的には、制御部１５は、加熱部５の位置決めが行われた後、「倣」ボタンを示す識別信号を入力すると、高さ調整モードに移行する。
高さ調整モードでは、制御部１５は、一定の間隔（例えば、１秒間隔）でセンサ７から入力される上部鋼板ｆ１の高さ情報を参照する。つまり、予熱処理を進行しながら上部鋼板ｆ１の高さを全長に亘り取得するようにしている。
そして、側面加熱コイル５２の高さを、上部鋼板ｆ１の高さに合わせて上方向又は下方向に移動させる制御を行う（移動制御手段）。具体的には、側面加熱コイル５２の上縁が上部鋼板ｆ１の表面と一致するように、電動シリンダ３４に対しロッド３４１を伸縮させる命令を行う。
これにより、箱形断面柱ｆの上部鋼板ｆ１における上下方向の変形に対し、側面加熱コイル５２の高さを合わせることができ、側部鋼板ｆ２の予熱処理を適切に行うことが可能となる。

［連結部６における長さ調節］
次に、連結部６における長さ調節について説明する
連結部６は、溶接用台車ｗ１と予熱用台車２とを連結することで、自動予熱装置１を自動溶接装置Ｗより先行させる機構を有するとともに、自動予熱装置１と自動溶接装置Ｗの走行間隔を調節する機構を有する。
具体的には、図７に示すように、連結部材６１の両側を、溶接用台車ｗ１の連結具６２と、予熱用台車２のフレーム６３に接続することで自動溶接装置Ｗと自動予熱装置１とを連結するようにしている。
これにより、連結部６は、長さの異なる複数の連結部材６１を取り替えることができ、これにより、連結部６の長さを調節できるようにしている。
以下、自動溶接装置Ｗと自動予熱装置１の間隔、すなわち、加熱コイル５１，５２の後端とワイヤｗ５の間隔を調節する連結部６について、具体例を挙げて説明する。

図８は、所定の条件下において鋼板の温度特性を測定したときの特性図であり、図９は、図８において加熱コイルが移動する様子を模式的に示した図である。
具体的には、鋼板の溶接箇所のうち任意の測定点を定め、実際に加熱コイルを溶接箇所に沿って移動させながら、この測定点における表面と裏面の温度変化を測定した。
予熱の対象として、板厚が１００ｍｍの鋼板を用いた。
「所定の条件」は、本発明の自動予熱装置１及びこれに連結される自動溶接装置Ｗの構成と同様の構成を条件とするものである。

より具体的には、設定温度が４５０°Ｃの加熱コイル（長さ＝１，２８０ｍｍ）を用い、その加熱面を鋼板の表面に当接した状態で、溶接用台車ｗ１の進行速度（３２０ｍｍ／分）と同じ速度（一定速度）で長手方向に移動させ、測定点における表面温度ＴＣ１と裏面温度ＴＣ２を経過時間ごとに測定し、これらの経過時間ごとの温度変化を図示した（図８参照）。
連結部６の長さを０（ゼロ）と仮定した場合において、自動予熱装置１の加熱コイル５１，５２の後端から自動溶接装置Ｗのワイヤｗ５までの距離差は５００ｍｍである。このように、加熱コイル５１，５２とワイヤｗ５の間隔を少なくとも５００ｍｍ確保することで、加熱コイル５１，５２が、溶接時に生ずるアークや高熱の影響を受けにくいようにしている。
加熱コイルの設置温度を４５０°Ｃとしたのは、高周波誘導加熱により高速に表面を高温化することが可能であり、そうすることで、表面側からの熱伝導によって裏面の予熱を早めることができる一方、高温に過ぎると鋼板の特性が変化し強度等に悪影響を及ぼすからである。なお、設定温度は、鋼板の厚み、鋼種等に応じ、適切な温度に設定することが望ましい。

図８（ｉ），９（ｉ）に示すように、加熱コイルの先端が鋼板の測定点に到達した時点をＴ＝０秒とすると、この時点から測定点における表面温度ＴＣ１と裏面温度ＴＣ２は上昇する。
Ｔ＝０秒〜９０秒の間は、表面温度ＴＣ１は急速に上昇するのに対し、裏面温度ＴＣ２は緩やかに上昇する。

図８（ii），図９（ii）に示すように、測定点の表面温度ＴＣ１は、加熱コイルの先端が測定点を通過してからＴ＝９０秒経過後に設定温度である４５０°Ｃに到達する。
測定点の表面温度ＴＣ１は、加熱コイルの後端が測定点を通過するＴ＝２４０秒経過時まで設定温度（４５０°Ｃ）に保持される（図８（iii）参照）。
図８（iii），図９（iii）に示すように、Ｔ＝２４０秒後に加熱コイルの後端が測定点を通過すると、測定点の表面温度ＴＣ１は急速に低下するが、裏面温度ＴＣ２は表面からの熱伝導により緩やかな上昇を続ける。
そして、このように表面温度の低下と裏面温度の上昇がともに進行する過程において、表面温度と裏面温度は、ある一定の温度に近づき、最終的には、それぞれがその温度に統一される。
これは、鋼板の表面を所定の加熱手段によって急速に高温加熱した後に生ずる温度特性であり、箱形断面柱ｆに用いられる肉厚の鋼板に固有の温度特性である。

本実施形態の自動予熱装置１は、このような肉厚の鋼板に固有の温度特性を利用するものであって、この温度特性において表面と裏面の温度が所定温度になるタイミングで常に溶接が行われるようにしている。
すなわち、本実施形態の自動予熱装置１は、肉厚の鋼板を表面側からのみ加熱したときに、表面温度の低下と裏面温度の上昇がともに進行する過程に着目し、この過程において表面温度と裏面温度が所定の温度になるタイミングで溶接が実施されるようにしたものである。
このため、以下に示すように、加熱コイルと溶接手段であるワイヤがともに定速走行することを前提としつつ、加熱コイルの通過後、表面と裏面の温度が所定の温度範囲に含まれる最短のタイミングでワイヤを通過させるように構成している。

このようにすると、時間とともに移動する被溶接部の溶接箇所のいずれの地点においても、所定の温度範囲に含まれるときにワイヤを通過させることができるため、被溶接部の全長に亘って、常に、適切な予熱温度で溶接することが可能となる。
また、鋼板の板厚が異なる場合に、板厚に応じた長さの連結部材６１を変更可能に用いることで、同様に、適切な予熱温度で溶接することができる。

具体的には、図８に示す温度特性のうち、表面温度ＴＣ１と裏面温度ＴＣ２がいずれも規定の予熱温度の範囲に含まれる最短の経過時間を特定する。
例えば、規定の予熱温度の範囲を１００°Ｃ〜１５０°Ｃとすると、図８（iv）に示すように、表面温度ＴＣ１が１５０°Ｃで、裏面温度ＴＣ２が１１０°ＣとなるＴ＝３９０秒が規定の予熱温度の範囲に含まれる最短の経過時間と特定することができる。
つまり、Ｔ＝３９０秒後にワイヤｗ５（溶接手段）が測定点に到達すれば、その測定点における溶接は、表面と裏面の温度が規定の予熱温度の範囲に含まれたタイミングで適切に行われることになる（図９（iv）参照）。

ここで、加熱コイル５１，５２の移動速度は、３２０ｍｍ／分であることから、Ｔ＝３９０秒後に加熱コイルは、（３９０／６０）分×３２０ｍｍ／分＝２０８０ｍｍ移動したことになる。
加熱コイル５１，５２の長さが１２８０ｍｍであるため、Ｔ＝３９０秒後に、加熱コイルの後端と測定点の距離差は２０８０−１２８０＝８００ｍｍとなる。
そして、連結部６の長さを０（ゼロ）と仮定したときの加熱コイル５１，５２の後端とワイヤｗ５との距離差は５００ｍｍであるため、必要な連結部６の長さは、８００ｍｍ−５００ｍｍ＝３００ｍｍとなる。
このため、長さが３００ｍｍの連結部６を用いることで、板厚が１００ｍｍの鋼板の全長に亘って常に規定の予熱温度（１００°Ｃ〜１５０°Ｃ）で溶接を行うことが可能となる。

また、裏面温度ＴＣ２のみに着目し、裏面温度ＴＣ２が、規定の予熱温度の範囲に含まれる最短の経過時間を特定することもできる。例えば、裏面温度ＴＣ２の上昇が終了し安定した温度（１１０°Ｃ）となるＴ＝３６０秒を最短の経過時間と特定することができる（図８参照）。
このため、Ｔ＝３６０秒後にワイヤｗ５が測定点に到達すれば、裏面の温度が規定の予熱温度の範囲に含まれたタイミングで、適切に溶接が行われることになる。
加熱コイル５１，５２の移動速度は、３２０ｍｍ／分であることから、Ｔ＝３６０秒後に加熱コイルは、（３６０／６０）分×３２０ｍｍ／分＝１９２０ｍｍ移動したことになる。加熱コイルの長さが１２８０ｍｍであるため、Ｔ＝３６０秒後に、加熱コイルの後端と測定点の距離差は１９２０−１２８０＝６４０ｍｍとなる。
そして、連結部６の長さを０（ゼロ）と仮定したときの加熱コイル５１，５２の後端とワイヤｗ５との距離差は５００ｍｍであるため、必要な連結部６の長さは、６４０ｍｍ−５００ｍｍ＝１４０ｍｍとなる。
このため、この場合、長さが１４０ｍｍの連結部６を用いることで、板厚が１００ｍｍの鋼板の全長に亘って常に裏面の温度が規定の予熱温度（１１０°Ｃ）で溶接を行うことが可能となる。

なお、鋼板の板厚が異なる場合に、板厚に応じた設定温度となるように加熱コイルの出力を調整することができる。
前述の例では、板厚が１００ｍｍの鋼板に対し、加熱コイルの設定温度が４５０°Ｃとした場合について説明したが、例えば、対象の板厚がこれより薄い場合（例えば、６０ｍｍ）には、裏面への熱伝導が速くなることから、設定温度を下げる（例えば、２５０°Ｃ）ことで、同様に、適切な予熱温度での溶接を可能とすることができる。

ただし、板厚に応じた温度が設定されない場合は、以下の問題が生じる。
例えば、板厚１００ｍｍの鋼板の表面を２５０°Ｃ程度で加熱する場合、裏面温度の上昇傾向はさらに緩やかになり、規定の予熱温度に到達するのに長時間を要するだけでなく、加熱コイルが通過することで加熱手段を失った後は、表面からの熱伝導だけでは、規定の予熱温度に到達しないことが考えられる。
また、高周波誘導加熱など、急速な加熱が可能な加熱手段を用いない場合も、同様に、裏面温度の上昇傾向が緩やかになり、規定の予熱温度に到達するのに長時間を要する。
このため、本発明のように、鋼板の表面を所定の温度に急速に加熱する予熱方法によれば、上述した温度特性を利用して、短時間での予熱が可能となる。

上述の例では、１００ｍｍの板厚の鋼板の場合について説明したが、他の板厚の鋼板（例えば、板厚６０〜１００ｍｍの鋼板）について、同様の方法により連結部６の長さを求める。
すなわち、鋼板の厚みによって、温度特性も異なるため、その温度特性に応じた長さの連結部６を用いる。
例えば、板厚が６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍの鋼板について、対応する連結部６の長さを求め（図１２参照）、その長さの連結部材６１を用意しておく。
そして、板厚に応じた長さの連結部材６１を選択して予熱用台車２と溶接用台車ｗ１の連結を行う。
そうすることで、鋼板の厚みが異なる場合でも、常に表面と裏面の温度が所定の予熱温度となるタイミングで適切に溶接を行うことができる。

以上のように、本発明の第一実施形態に係る自動予熱装置１によれば、連結部６によって、溶接時における予熱温度が常に適切な温度となるようにすることができる。
具体的には、鋼板の板厚に応じた長さの連結部材６１を選択して溶接用台車ｗ１と予熱用台車２を連結させることで、溶接用台車ｗ１と予熱用台車２との走行間隔を適切に保ち、後行する溶接用台車ｗ１が溶接箇所を通過するタイミング（すなわち、自動溶接装置Ｗが溶接を行うタイミング）で、常に、その溶接箇所の表面と裏面の温度が適切な予熱温度になるようにすることができる。
このため、長尺箱形の構造物をなす所定の板厚の鋼板の角継手部分の自動溶接に際し、全長に亘り、鋼板の表面及び裏面の温度が所定温度の状態で適切に溶接を行うことができ、低温割れなどの溶接不良が発生しないようにすることができる。

また、予熱を行うに当り、所定の操作によって、上面加熱コイル５１を上部鋼板ｆ１に自重により押圧しつつ上下動可能な状態で、かつ、側面加熱コイル５２を側部鋼板ｆ２に自重の水平成分により押圧させた状態で位置決めすることができる。
これにより、予熱の過程において、上部鋼板ｆ１の上面の高さが変動する場合でも、上面加熱コイル５１の加熱面５１１を上部鋼板ｆ１に常に密着させることができる。
例えば、箱形断面柱ｆの角継手部分の溶接においては、上部鋼板ｆ１側のみ溶接を行うため、上部鋼板ｆ１だけが熱膨張して弓状にせり出す変形を生ずることがあるが、この場合でも、上部鋼板ｆ１の変形に対応しつつ予熱を行うことができる。

また、上面加熱コイル５１及び側面加熱コイル５２のいずれも、自重を利用して、鋼板を押圧するようにしており、簡易な構成で鋼板と加熱面５１１，５２１とを密着させ、これにより加熱が適切に行えるようにしている。
側面加熱コイル５２についても、センサ７によって上部鋼板ｆ１の高さを検出しつつ、検出した高さに合うように継続的に側面加熱コイル５２の高さを調整することができる。

また、ロッド３４１の上下方向の動作をクランク板４５５によって回動運動に変換し、当該回動運動によって側面加熱コイル５２を振り子状に回動させることで、側面加熱コイル５２の加熱面５２１を側部鋼板ｆ２の表面に緩やかに当接させるようにしている。
このため、位置決めの際の側面加熱コイル５２が受ける衝撃を和らげ、故障を防ぐことができる。

本発明の自動予熱装置１は、所定の自動溶接装置と組み合わせることによって、利便性及び信頼性に優れた自動溶接システムを容易に実現することができる。
特に、既設の自動溶接機器と本発明の自動予熱装置１を組み合わせることによって、予熱から溶接に至る処理を容易に自動化することができ、汎用性にも優れた溶接システムを容易に実現することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る自動予熱装置１について説明する。
本実施形態に係る自動予熱装置１は、自動溶接装置Ｗと自動予熱装置１とを連結部６により連結することで、溶接用台車ｗ１より先行して予熱用台車２を走行させ、これにより、溶接が行われる前に予熱を行う点で第一実施形態の連結部６と共通する。
また、両実施形態は、連結部６によって、溶接を行うタイミングで適切な予熱温度になるように、予熱用台車２と溶接用台車ｗ１の間隔を設ける点についても共通する。
しかしながら、本実施形態の連結部６は、鋼板の板厚をセンサ等により検出し、検出した板厚に応じて連結部６の長さを自動的に調節可能な点で第一実施形態と異なる。
以下、本実施形態に係る連結部６の長さ自動調節について詳細に説明する。
なお、第一実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０は、本実施形態に係る連結部を示す図である。
図１０に示すように、本実施形態の連結部６は、両端部が予熱用台車２のフレーム６３と溶接用台車ｗ１の連結具６２にそれぞれ接続された連結部材６１を備える。
連結部材６１は、モーターなどの駆動部による回転駆動を直進運動に変換するボールねじからなり、駆動部の駆動によって長さを変更できるようになっている。
連結部６は、図示しない信号線により制御部１５と通信可能に接続されており、制御部１５の制御によって駆動部が駆動して、連結部材６１の伸縮動作を行うようにしている。

図１１は、本実施形態の自動予熱装置の構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、本実施形態において、記憶部１１には、予め、鋼板の板厚と連結部６の長さ等とを対応付けた板厚対応テーブル１１１を記憶するようにしている。
具体的には、第一実施形態において説明したように、板厚ごとに、鋼板の温度特性を求め（図８参照）、この温度特性から特定される「経過時間（Ａ）」（図８（iv）参照）から「加熱コイルの移動距離（Ｂ）」（図９（iv）参照）を求め、これから「加熱コイルの長さ（Ｃ）」と「連結部の長さを０（ゼロ）と仮定したときの加熱コイルの後端とワイヤとの間隔（Ｄ）」を差し引くことで、対応する連結部６の長さを求め、これらを対応付けて記憶するようにしている（図１２（ｉ）参照）。

図１２（ｉ）に示す板厚対応テーブル１１１は、上記（Ａ）〜（Ｅ）に基づき、６０ｍｍ〜１００ｍｍの鋼板について一定の板厚ごと（５ｍｍごと）に連結部６の長さを求め、これらを対応付けたテーブルデータである。
また、図１２（ii）に示す板厚対応テーブル１１１は、加熱部５の設定温度を板厚ごとに変えて温度特性を求めた上で、同様の方法により、板厚ごとに、連結部６の長さを対応付けたテーブルデータである。

入力部１３は、鋼板の板厚を計測して入力する図示しない超音波センサなどの板厚情報入力手段１３１を備え、測定した鋼板の板厚情報を、信号線を介して制御部１５に送信する。
制御部１５は、板厚情報入力手段１３１から鋼板の板厚情報を入力すると、板厚対応テーブル１１１から対応する「連結部の長さ」情報を抽出し、出力部１４を介して連結部６に送信する。
連結部６は、出力部１４から「連結部の長さ」情報を受信すると、この情報に基づいて連結部材６１の長さを自動的に変更する。

例えば、溶接を行うに際し、箱形断面柱ｆを所定位置に配置し、操作部１２により所定操作を行うと、超音波センサ（板厚情報入力手段１３１）が鋼板の板厚を測定する。
測定された鋼板の板厚が８０ｍｍとすると、板厚情報入力手段１３１は、「板厚情報＝８０ｍｍ」を制御部１５に送信する。
制御部１５は、「板厚情報＝８０ｍｍ」を受信すると、図１２（ｉ）に示す板厚対応テーブル１１１を参照することで、「板厚情報＝８０ｍｍ」に対応する「連結部の長さ＝４４７ｍｍ」を抽出することができる。
制御部１５は、出力部１４に対し、抽出した「連結部の長さ＝４４７ｍｍ」を含む命令信号を連結部６に送信する旨の命令を行う。
連結部６は、出力部１４から「連結部の長さ＝４４７ｍｍ」を含む命令信号を受信すると、駆動部を駆動させて連結部材６１の長さを、「４４７ｍｍ」に調節する。

以上のように、本発明の第二実施形態に係る自動予熱装置１によれば、鋼板の板厚に応じ連結部６における連結部材６１の長さを変更することで、自動溶接装置Ｗによる溶接時に適切な予熱温度となるように自動予熱装置１と自動溶接装置Ｗとの間隔を自動的に調節することができる。
このため、第一実施形態に比べ、予熱処理を利便良く実施することができる。

以上、本発明の自動予熱装置１について好ましい実施形態を示して説明したが、本発明にかかる自動予熱装置１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明の自動予熱装置１を溶接後の後熱処理に用いることができる。
すなわち、この自動予熱装置１の予熱用台車２を、溶接用台車ｗ１の進行方向とは逆の位置に配置して連結することによって、自動予熱装置を自動後熱装置として用いることができる。

また、上述した動作のほか、上面加熱コイル５１の退避動作を行うことができる。
具体的には、上面加熱コイル５１が上部鋼板ｆ１を自重により押圧しながら長手方向に移動するところ、上部鋼板ｆ１の終端を通過する際に上面加熱コイル５１を自動的に上昇させることができる。
より具体的には、上部鋼板ｆ１の表面の高さを検出するセンサ７が、所定の閾値を超える高さを検出した場合には、上部鋼板ｆ１の終端に達したものとみなし、この場合、電動シリンダ３０，３４のロッド３０１，３４１を収縮することで、上面加熱コイル５１が終端を通過する前に上昇させることができる。
このようにすると、予熱が終了する局面において、上面加熱コイル５１が終端を通過することで床方向に落下し、この落下による衝撃等によってコイル部材や付属部品等が破損することを防ぐことができる。

本発明は、自動溶接において行われる予熱に好適に用いることができる。

１ 自動予熱装置
１５ 制御部
２ 予熱用台車
４５５ クランク板
５ 加熱部
５１ 上面加熱コイル
５２ 側面加熱コイル
６ 連結部
７ センサ
Ｒ レール
Ｗ 自動溶接装置
ｗ１ 溶接用台車
ｆ 箱形断面柱
ｆ１ 上部鋼板
ｆ２ 側部鋼板

Claims (8)

1. 角部に被溶接部を有する構造物の前記被溶接部を予備加熱する自動予熱装置であって、
   前記被溶接部の長手方向に沿って移動可能な予熱用台車と、
   前記予熱用台車に備えられ、前記被溶接部を表面側から加熱する加熱部と、
   所定の溶接手段を備え前記被溶接部の長手方向に沿って移動可能な溶接用台車に対し、当該溶接用台車よりも先に移動する態様で前記予熱用台車を連結する連結部と、を備え、
   前記加熱部は、前記連結部により連結された前記溶接用台車の移動に伴い前記予熱用台車が前記溶接用台車よりも先に移動することで、前記溶接手段が前記被溶接部を溶接する前に当該被溶接部を表面側から加熱し、
   前記連結部は、前記加熱部による加熱によって、前記被溶接部の表面及び裏面の温度が所定の予熱温度になるタイミングで前記溶接手段が前記被溶接部を通過するように前記予熱用台車と前記溶接用台車を連結する
   ことを特徴とする自動予熱装置。
2. 前記加熱部は、前記所定の予熱温度より高く設定した温度で前記被溶接部を表面側から加熱し、
   前記連結部は、前記加熱部の通過により、前記設定した温度に加熱された前記被溶接部の表面の温度が低下する一方、当該被溶接部の裏面の温度が上昇する過程において、前記被溶接部の表面及び裏面の温度が所定の温度となるタイミングで前記溶接手段が前記被溶接部を通過するように前記溶接用台車と前記予熱用台車とを連結する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動予熱装置。
3. 前記連結部は、
   前記予熱用台車と前記溶接用台車を連結する連結部材として、前記構造物の板厚に応じた長さの連結部材を選択して用いる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の自動予熱装置。
4. 前記連結部は、
   前記予熱用台車と前記溶接用台車を連結する連結部材が、前記構造物の板厚に応じた長さに変更可能である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の自動予熱装置。
5. 前記加熱部は、前記被溶接部の上部をなす上部被溶接部を表面側から加熱する上面加熱部と、前記被溶接部の側部をなす側部被溶接部を表面側から加熱する側面加熱部とを備え、
   前記予熱用台車は、前記加熱部を支持する所定の支持部材を備え、
   前記支持部材は、
   前記上面加熱部を、当該上面加熱部の重さによって前記上部被溶接部の表面を押圧しつつ上下動可能に支持する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の自動予熱装置。
6. 前記支持部材は、
   前記側面加熱部を、少なくとも当該側面加熱部の重さによって前記側部被溶接部の表面を押圧するように振り子状に支持する
   ことを特徴とする請求項５記載の自動予熱装置。
7. 前記上部被溶接部の表面の高さを検出するセンサと、
   所定の伸縮部材の伸縮動作によって前記支持部材を上方向又は下方向に移動させる移動手段と、
   前記センサにより検出された前記上部被溶接部の表面の高さが前記側面加熱部の高さと一致するように、前記支持部材を上方向又は下方向に移動させる移動制御手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の自動予熱装置。
8. 前記伸縮部材の伸縮動作を回動動作に変換するクランク部材を備え、
   前記支持部材は、
   前記クランク部材による回動動作に基づく前記側面加熱部の振り子の動作によって、当該側面加熱部を、前記側部被溶接部を表面側から加熱可能な位置に移動させる
   ことを特徴とする請求項７記載の自動予熱装置。

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